KR101606979B1 - 슬라브 품질 관리방법 - Google Patents

Abstract

슬라브 품질 관리방법이 개시된다. 슬라브를 제조하기 위한 연주몰드의 주폭에 따른 기준주속을 산출하는 단계; 상기 연주몰드 내로 용강을 토출하는 침지노즐의 시행주속과 상기 기준주속을 비교하여, 상기 용강 내로 혼입된 몰드파우더에 의한 상기 슬라브의 개재물 위치를 예측하는 단계; 및 상기 개재물의 위치에 따라 상기 슬라브를 스카핑하는 단계를 포함하는 슬라브 품질 관리방법이 제공된다.

Description

슬라브 품질 관리방법{METHOD FOR MANAGING QUALITY OF SLAB}

본 발명은 슬라브 품질 관리방법에 관한 것이다.

연주설비에서의 연속주조공정은 용강을 일렬로 배열된 다수의 세그먼트를 통과시키면서 주조와 압연을 동시에 행하여 소정의 폭과 두께를 갖는 슬라브를 주조하는 공정을 말한다.

연주설비에서 주조되는 슬라브는, 용강이 운반용기인 래들(ladle)에 담긴 상태에서 주입용기인 턴디시(tundish)를 통해 몰드(mold)로 주입되어 세그먼트(Segment)에 의해 안내를 받으면서 냉각수에 의해 응고가 진행되어 고체 상태의 슬라브 형태로 주조된다.

주형 몰드 내에는 침지노즐이 침지되어 있으며, 침지노즐을 통하여 용강이 주형 몰드로 공급된다. 용강 상층에 몰드파우더가 투입될 수 있으며, 이는 용강의 산화 등을 방지한다. 그러나, 몰드파우더가 용강 내부로 유입되면 슬라브 불량이 발생할 수 있다.

관련한 기술로는 대한민국 특허공개공보 제2011-0000115호(2011.01.03 공개, 연주설비의 주속 변경 방법)가 있다.

본 발명의 실시예들은, 연주속도에 따라 슬라브의 스카핑 위치를 다르게 설정하는 슬라브 품질 관리방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 슬라브를 제조하기 위한 연주몰드의 주폭에 따른 기준주속을 산출하는 단계; 상기 연주몰드 내로 용강을 토출하는 침지노즐의 시행주속과 상기 기준주속을 비교하여, 상기 용강 내로 혼입된 몰드파우더에 의한 상기 슬라브의 개재물 위치를 예측하는 단계; 및 상기 개재물의 위치에 따라 상기 슬라브를 스카핑하는 단계를 포함하는 슬라브 품질 관리방법이 제공된다.

상기 기준주속을 산출하는 단계에서, 상기 기준주속은 다음의 [식]에 의하여 산출될 수 있다. [식] v₀=(w-b)/a (여기서, v₀는 기준주속, w는 주폭, a는 2.9 이상 3.1 이하의 상수, b는 -1.4 이상 -1.1 이하의 상수)

상기 침지노즐의 하부면은 폐쇄되고, 상기 침지노즐의 외주면에는 내부에서 외부로 갈수록 하측으로 경사지게 형성되는 토출구가 구비되고, 상기 침지노즐의 상기 용강 측 단부의 내부에는 홈이 형성될 수 있다.

상기 개재물 위치를 예측하는 단계에서, 상기 시행주속이 상기 기준주속보다 작은 경우, 상기 개재물은 상기 슬라브의 단변부 외곽측에 위치할 수 있다.

상기 슬라브를 스카핑하는 단계에서, 상기 슬라브의 단변부를 스카핑할 수 있다.

상기 개재물 위치를 예측하는 단계에서, 상기 시행주속이 상기 기준주속보다 큰 경우, 상기 개재물은 상기 슬라브의 장변부 외곽측에 위치하는 것으로 예측할 수 있다.

상기 슬라브를 스카핑하는 단계에서, 상기 슬라브의 장변부를 스카핑할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 용강 내로의 몰드파우더 혼입 위치를 파악함으로써 불필요한 스카핑량을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 품질 관리방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 품질 관리방법에서 시행주속과 기준주속의 관계에 따른 용강 내 흐름을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 품질 관리방법에서 시행주속이 기준주속보다 큰 경우 용강 내 흐름을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 품질 관리방법에서 시행주속이 기준주속보다 큰 경우 슬라브의 개재물 위치를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 품질 관리방법에서 시행주속이 기준주속보다 작은 경우 용강 내 흐름을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 품질 관리방법에서 시행주속이 기준주속보다 작은 경우 슬라브의 개재물 위치를 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 슬라브 품질 관리방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 품질 관리방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 품질 관리방법에서 시행주속과 기준주속의 관계에 따른 용강 내 흐름을 나타낸 그래프이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 품질 관리방법에서 시행주속이 기준주속보다 큰 경우 용강 내 흐름을 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 품질 관리방법에서 시행주속이 기준주속보다 큰 경우 슬라브의 개재물 위치를 나타낸 도면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 품질 관리방법에서 시행주속이 기준주속보다 작은 경우 용강 내 흐름을 나타낸 도면, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 품질 관리방법에서 시행주속이 기준주속보다 작은 경우 슬라브의 개재물 위치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 연주몰드의 주폭에 따른 기준주속을 산출하는 단계(S110), 슬라브 내 개재물 위치를 예측하는 단계(S120) 및 슬라브를 스카핑하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.

연주몰드의 주폭에 따른 기준주속을 산출하는 단계(S110)는, 슬라브(30)를 제조하기 위한 연주몰드(10)의 주폭에 따른 기준주속을 산출하는 단계이다. 연주몰드(10)의 주폭은 연주몰드(10)의 장변부 길이(w)를 의미한다. 연주몰드(10)의 횡단면은 직사각형이며, 변 중 긴 변을 장변부, 짧은 변을 단변부라고 한다. 한편, 기준주속은 용강(M)의 흐름 타입(type)의 기준이 되는 주조속도를 의미한다.

도 2를 참조하면, 기준주속보다 큰 주속으로 연속주조되면 더블 롤 타입(double roll type)의 용강(M) 흐름이 나타나고, 기준주속보다 작은 주속으로 연속주조되면 싱글 롤 타입(single roll type)의 용강(M) 흐름이 나타나는 것을 알 수 있다. 이러한 기준주속은 연주몰드(10) 주폭에 의하여 결정될 수 있다.

더블 롤 타입의 용강(M) 흐름은 도 3에 도시되어 있다. 침지노즐(20)에서 분출된 용강(M)은 연주몰드(10) 벽까지 도달하게 되고, 연주몰드(10) 벽에 부딪힌 용강(M)은 상하로 퍼지게 되며, 이에 따라 상측과 하측 각각에 회전류가 발생할 수 있다.

싱글 롤 타입의 용강(M) 흐름은 도 5에 도시되어 있다. 침지노즐(20)에서 분출된 용강(M)은 연주몰드(10) 벽까지 도달하지 않고, 침지노즐(20)에서 용강(M)과 함께 분사되는 가스(G)의 흐름의 영향을 받아 상측과 하측을 모두 아우르는 큰 회전류가 발생할 수 있다.

기준주속은 다음의 [식]에 의하여 산출될 수 있다.

[식] v₀=(w-b)/a

여기서, v₀는 기준주속(m/min), w는 주폭(m)이다.

주폭이 클수록 침지노즐(20)에서 연주몰드(10) 벽까지 거리가 길이지므로, 기준주속은 커지게 된다. 기존주속에 대한 주폭의 관계식은,

w=av₀+b

이며, 이로부터 상기 [식]이 도출될 수 있다. a는 2.9 이상 3.1 이하의 상수, b는 -1.4 이상 -1.1 이하의 상수이다.

즉, 도 3 및 5에 도시된 바와 같이, 침지노즐(20)의 하부면은 폐쇄되고, 침지노즐(20)의 외주면에는 내부에서 외부로 갈수록 하측으로 경사지게 토출구(21)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 토출구(21)의 각도는 25도일 수 있다.

또한, 한편, 침지노즐(20)은 웰(well) 타입의 노즐일 수 있다. 즉, 침지노즐(20)의 용강(M) 측 단부의 내부에는 홈(22)이 형성될 수 있다.

상기의 a와 b 값은 내경이 80mm, 외경이 140mm이며, 토출구(21) 각도가 25도인 웰 타입의 침지노즐(20)로 실험한 결과값이다.

슬라브(30) 내 개재물(31) 위치를 예측하는 단계(S120)는, 연주몰드(10) 내로 용강(M)을 토출하는 침지노즐(20)의 시행주속과 기준주속을 비교하여, 용강(M) 내로 혼입된 몰드파우더(P)에 의한 개재물(31) 위치를 예측하는 단계이다. 여기서, 시행주속은 연속주조를 위해 계획된 주속이다.

시행주속이 기준주속보다 큰 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 침지노즐(20)에서 토출된 용강(M)이 연주몰드(10) 벽에 부딪히게 될 수 있으며, 연주몰드(10) 벽에 부딪힌 용강(M)은 상하로 퍼지게 되며, 더블 롤 타입의 흐름을 형성하게 된다.

상측에 있는 용강(M) 흐름은 연주몰드(10) 벽에서 상승하고 침지노즐(20) 측에서 하강하게 되며, 용강(M)은 와류(vortex)를 형성하며 하강할 수 있다.

이에 따라, 몰드파우더(P) 일부가 침지노즐(20)과 인접한 곳으로 혼입될 수 있다. 또한, 몰드파우더(P)는 외곽 쪽에서 혼입되므로, 시행주속이 기준주속보다 큰 경우에는 몰드파우더(P)가 연주몰드(10) 장변부의 외곽측 용강(M)으로 혼입된 것으로 예측할 수 있다.

결국, 도 4에 도시된 바와 같이, 슬라브(30)가 제조되었을 때, 몰드파우더(P)에 의한 개재물(31)은 슬라브(30)의 장변부 외곽측에 위치할 것으로 예측할 수 있다. 특히, 개재물(31)은 슬라브(30)의 장변부 외곽측 중앙에 위치할 수 있다. 또한, 개재물(31)은 슬라브(30) 장변부의 표면에 위치하여 외부로 노출될 수도 있다.

시행주속이 기준주속보다 작은 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 침지노즐(20)에서 토출된 용강(M)이 연주몰드(10) 벽까지 도달하지 못하고 가스(G) 흐름에 의하여 상승하게 된다. 이에 따라, 싱글 롤 타입의 용강(M) 흐름이 발생하게 된다.

용강(M) 흐름은 침지노즐(20) 측에서 상승하고 연주몰드(10) 벽측에서 하강하게 되며, 용강(M)의 하강 와류에 따라 연주몰드(10) 벽측에 존재하는 몰드파우더(P) 일부가 용강(M) 내로 혼입될 가능성이 있다.

결국, 슬라브(30)가 제조되었을 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 몰드파우더(P)에 의한 개재물(31)은 슬라브(30)의 단변부 외곽측에 위치할 것으로 예측할 수 있다. 개재물(31)은 슬라브(30) 단변부의 표면에 위치하여 외부로 노출될 수도 있다.

슬라브(30)를 스카핑하는 단계(S130)는, 슬라브(30)의 개재물(31) 위치에 따라 슬라브(30)를 스카핑(scarfing)하는 단계이다. 스카핑은 슬라브(30)를 깎아내는 작업이다.

시행주속이 기준주속보다 큰 경우에는 개재물(31)이 슬라브(30) 장변부 외곽측에 위치하므로, 슬라브(30) 장변부를 스카핑할 수 있다.

시행주속이 기준주속보다 작은 경우에는, 개재물(31)이 슬라브(30) 단변부 외곽측에 위치하므로, 슬라브(30) 단변부를 스카핑할 수 있다.

이처럼, 주조속도만으로 스카핑 위치를 파악할 수 있으며, 개재물이 슬라브 내부에 존재하여 외부에서 보이지 않더라도 개재물 위치를 정확하게 판단할 수 있으므로 불필요한 스카핑 작업을 줄일 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

M: 용강
P: 몰드파우더
G: 가스
10: 연주몰드
20: 침지노즐
21: 토출구
22: 홈
30: 슬라브
31: 개재물

Claims (7)

1. 연주몰드 내로 용강을 토출하는 침지노즐의 시행주속과 기준주속을 비교하여, 상기 용강 내로 혼입된 몰드파우더에 의한 슬라브의 개재물 위치를 예측하는 단계; 및
   상기 개재물의 위치에 따라 상기 슬라브를 스카핑하는 단계를 포함하고,
   상기 개재물의 위치를 예측하는 단계에서, 상기 시행주속이 상기 기준주속보다 작은 경우 상기 개재물이 상기 슬라브의 단변부 외곽측에 위치하는 것으로 예측하고, 상기 시행주속이 상기 기준주속보다 큰 경우 상기 개재물이 상기 슬라브의 장변부 외곽측에 위치하는 것으로 예측하며,
   상기 슬라브를 스카핑하는 단계에서, 상기 개재물이 상기 슬라브의 단변부 외곽측에 위치하는 것으로 예측되면 상기 슬라브의 단변부를 스카핑하고, 상기 개재물이 상기 슬라브의 장변부 외곽측에 위치하는 것으로 예측되면 상기 슬라브의 장변부를 스카핑하는 것을 특징으로 하는 슬라브 품질 관리방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 기준주속은 다음의 [식]에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 슬라브 품질 관리방법.
   [식] v₀=(w-b)/a
   (여기서, v₀는 기준주속(m/nin), w는 주폭(m), a는 2.9 이상 3.1 이하의 상수, b는 -1.4 이상 -1.1 이하의 상수)
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 침지노즐의 하부면은 폐쇄되고,
   상기 침지노즐의 외주면에는 내부에서 외부로 갈수록 하측으로 경사지게 형성되는 토출구가 구비되고,
   상기 침지노즐의 상기 용강 측 단부의 내부에는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 슬라브 품질 관리방법.
   
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